(57)【要約】【課題】  簡単な構成で且つ高精度にインバータ温度を検出することのできる電動機用インバータ回路の温度検出装置を提供する。【解決手段】  上アーム側となるトランジスタと下アーム側となるトランジスタの直列接続回路を、３相同期モータの各相毎に備えると共に、各トランジスタ毎に寄生ダイオードを備える電動機用インバータ回路のを検出する温度検出装置に関するものであり、寄生ダイオードの順方向電圧、及び寄生ダイオードに流れる電流を検出し、検出された順方向電圧、及び寄生ダイオードに流れる電流に基づき、これらの数値を所定の演算式に当てはめることにより、トランジスタの温度、ひいてはインバータの温度を検出する。【選択図】      図３
2005168262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上アーム側スイッチング素子と下アーム側のスイッチング素子との直列接続回路を電動機の各相毎に備えると共に、前記各スイッチング素子毎に寄生ダイオードを備える電動機用インバータ回路のを検出する温度検出装置において、
前記寄生ダイオードの順方向電圧を検出する電圧検出手段と、
前記寄生ダイオードに流れる電流を検出するダイオード電流検出手段と、
少なくとも前記電圧検出手段にて検出された順方向電圧、及び前記電流検出手段にて検出された電流に基づいて、前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出手段と、
を備えることを特徴とする電動機用インバータ回路の温度検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動機用インバータ回路の温度検出装置において、
前記温度検出手段は、下記式に基づいて前記スイッチング素子の温度Ｔを検出することを特徴とする電動機用インバータ回路の温度検出装置。
ΔＶ＝ｋ×Ｔ／ｑ×ｌｎ（ｉ／Ｉｓ）    
但し、ΔＶ：寄生ダイオードの順方向電圧と電源電圧のオフセット電圧
ｋ：ボルツマン定数
ｑ：電子素量
ｉ：寄生ダイオードに流れる電流
Ｉｓ：トランジスタの逆飽和電流
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載の電動機用インバータ回路の温度検出装置において、
電流が前記インバータから前記電動機へ流れているか、或いは前記電動機から前記インバータへ流れているかを検出する電流極性検出手段を更に備え、
前記温度検出手段は、
前記電流極性検出手段により、前記インバータから前記電動機へ電流が流れていることが検出された際には、前記下アーム側スイッチング素子の温度を検出し、前記電動機から前記インバータへ電流が流れていることが検出された際には、前記上アーム側スイッチング素子の温度を検出することを特徴とする電動機用インバータ回路の温度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を駆動する際に用いるインバータ回路の温度を検出する温度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機を駆動するために用いるインバータにおいては、該インバータが有するスイッチング素子の温度異常を検出するために、インバータ筐体近傍に温度検出器を配設し、該温度検出器にて検出された温度が所定の温度以上となった場合に、電動機トルク制限を行う等により、スイッチング素子を保護するようにしている。（例えば、特開平１１−３４１８８４号公報参照）
【特許文献１】特開平１１−３４１８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このようなインバータに用いられる温度検出器は、スイッチング素子の温度をより高精度に検出するために、各スイッチング素子の近傍に設けることが望ましい。しかしながら、このような方法を採用すると、温度検出器を複数個設ける必要があるので、コストアップに繋がり、また、インバータ筐体内のレイアウトが複雑になる等の問題が発生する。
【０００４】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成で且つ高精度にインバータ温度を検出することのできる電動機用インバータ回路の温度検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、上アーム側スイッチング素子と下アーム側のスイッチング素子との直列接続回路を電動機の各相毎に備えると共に、前記各スイッチング素子毎に寄生ダイオードを備える電動機用インバータ回路のを検出する温度検出装置において、前記寄生ダイオードの順方向電圧を検出する電圧検出手段を有する。
【０００６】
また、前記寄生ダイオードに流れる電流を検出するダイオード電流検出手段と、少なくとも前記電圧検出手段にて検出された順方向電圧、及び前記電流検出手段にて検出された電流に基づいて、前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出手段とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る電動機用インバータ回路の温度検出装置では、電圧検出手段にて検出される寄生ダイオードの順方向電圧と、電流検出手段にて検出される寄生ダイオードに流れる電流とに基づいて、該寄生ダイオードの温度、ひいてはスイッチング素子の温度を求めることができるので、従来のように大がかりな温度検出器を搭載することなく、極めて簡単な構成でインバータ回路の温度を検出することができる。また、各寄生ダイオード毎の温度検出が可能となるので、個々のスイッチング素子についての温度データに基づく極めて高精度な温度検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電動機用インバータ回路の温度検出装置が適用される、３相同期モータの電流制御システムの構成を示すブロック図である。
【０００９】
同図に示すように、この電流制御システムは、３相同期モータ（電動機；１３８）に流す電流を調整することにより、その回転駆動を制御するものであり、上アーム側３個、及び下アーム側３個（上アーム、下アームについては後述する）の合計６個のトランジスタ（ＩＧＢＴ或いはＭＯＳ−ＦＥＴ等；スイッチング素子）を備えるインバータ（０１１）と、インバータ（０１１）が有する各トランジスタの駆動を制御するトランジスタ駆動器（１００）と、３相同期モータ（１３８）に流れるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に流れる電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出する電流センサ（１３５〜１３７）と、該電流センサ（１３５〜１３７）で検出された電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに基づいて、電流の極性を判定する極性判定器（電流極性検出手段；１３１）と、を備えている。
【００１０】
更に、トランジスタ駆動器（１００）、インバータ（０１１）、及び極性判定器（１３１）の各出力信号に基づいて、インバータ（０１１）が有する各トランジスタの温度を監視し、温度が所定の温度よりも高いと判断された際には、出力制限信号ｔｗａを出力する温度監視器（１２５）と、３相同期モータ（１３８）の回転角度を検出する角度検出センサ（０１２）とを備えている。
【００１１】
極性判定器（１３１）は、各電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに基づいて、Ｕ相の極性判定信号ｓｐｎｕ、Ｖ相の極性判定信号ｓｐｎｖ、及びＷ相の極性判定信号ｓｐｎｗを生成し、これらの各信号を温度監視器（１２５）、及び後述するＰＷＭ制御器（０１０）に出力する。
【００１２】
温度監視器（１２５）は、極性判定器（１３１）より出力される極性判定信号ｓｐｎｕ，ｓｐｎｖ，ｓｐｎｗ、及び３相同期モータ（１３８）に流れる電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ、及びＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各電圧値ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ、及び後述するＰＷＭ制御部（０１０）より出力される電圧指令信号に基づいて、インバータ（０１１）が有する各トランジスタの温度を監視し、検出温度が所定の温度よりも高いと判断された場合には、出力制限信号ｔｗａを出力する。
【００１３】
トランジスタ駆動器（１００）は、各電流センサ（１３５〜１３７）で検出された３相の交流電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、角度検出センサ（０１２）より得られる基準位相角θreの情報を用いて３相／２相変換を行い、２相の直流電流値ｉｄ，ｉｑを出力する３相交流２相直流変換器（０１５）を備えている。この３相交流２相直流変換器（０１５）は、下記の（１）式を用いて直流電流値ｉｄ，ｉｑを算出する。
【数１】
2005168262.tif 000003
【００１４】
また、３相交流２相直流変換器（０１５）で求められた電流値ｉｄ，ｉｑ、及び２相の電流指令値として与えられるｄ軸方向の電流指令値ｉｄ*、及びｑ軸方向の電流指令値ｉｑ*に基づいて、比例積分制御によりｄ軸方向の電圧指令値ｖｄ*、及びｑ軸方向の電圧指令値ｖｑ*を生成する電流ＰＩ制御部（００３）を備えている。
【００１５】
更に、角度検出センサ（０１２）より求められる基準位相角θreに基づいて、指令位相角θre*を求める位相角補正部（０１７）と、この指令位相角θre*、及び電圧指令値ｖｄ*，ｖｑ*に基づき、２相／３相変換を行ってＵ相の電圧指令値ｖｕ*、Ｖ相の電圧指令値ｖｖ*、Ｗ相の電圧指令値ｖｗ*を求める２相直流３相交流変換器（００６）と、を備えている。ここで、指令位相角θre*は、２相直流３相交流変換器（００６）が電圧指令値を出力する時点における位相角である。
【００１６】
そして、２相直流３相交流変換器（００６）は、下記の（２）式を用いて３相電圧指令値ｖｕ*，ｖｖ*，ｖｗ*を算出する。
【数２】
2005168262.tif 000004
【００１７】
また、上記の（２）式で求められた各電圧指令値ｖｕ*，ｖｖ*，ｖｗ*、及び極性判定器（１３１）より出力される極性判定信号ｓｐｎｕ，ｓｐｎｖ，ｓｐｎｗ、及び温度監視器（１２５）より出力される出力制限信号ｔｗａに基づいて、インバータ（０１１）が有する６個のトランジスタを駆動させるための電圧指令信号（ｓｕｕｐ，ｓｕｄｍ，ｓｖｕｐ，ｓｖｄｍ，ｓｗｕｐ，ｓｗｄｍ）を生成して出力するＰＷＭ制御器（０１０）を備えている。
【００１８】
図２は、図１に示したインバータ（０１１）の詳細な構成を示す回路図である。同図に示すように、インバータ（０１１）は、Ｕ相の上アームとなるトランジスタｔｒｕｕｐ、Ｕ相の下アームとなるトランジスタｔｒｕｄｍ、Ｖ相の上アームとなるトランジスタｔｒｖｕｐ、Ｖ相の下アームとなるトランジスタｔｒｖｄｍ、Ｗ相の上アームとなるトランジスタｔｒｗｕｐ、Ｗ相の下アームとなるトランジスタｔｒｗｄｍの、６個のトランジスタ（ＩＧＢＴ或いはＭＯＳ−ＦＥＴ等）を備えている。また、図２では、図１で省略していた各電流センサ（１３５〜１３７）の出力信号から電流値を検出する電流検出器（ダイオード電流検出手段；１３０）が示されている。
【００１９】
トランジスタｔｒｕｕｐとｔｒｕｄｍは直列接続され、ｔｒｕｕｐは正側直流電源線ｖｄｃ（＋）に接続され、ｔｒｕｄｍは負側直流電源線ｖｄｃ（−）に接続されている。また、トランジスタｔｒｕｕｐの制御入力端子は、ＰＷＭ制御器（０１０）に接続され、前述した電圧指令信号ｓｕｕｐが供給される。同様に、トランジスタｔｒｕｄｍの制御入力端子は、ＰＷＭ制御器（０１０）に接続され、電圧指令信号ｓｕｄｍが供給される。そして、各トランジスタｔｒｕｕｐとｔｒｕｄｍとの接続点は、３相同期モータ（１３８）のＵ相入力端子に接続され、且つ、温度監視器（１２５）に接続されている。これにより、温度監視器（１２５）には、Ｕ相に供給される電圧ｖｕが供給される。
【００２０】
更に、トランジスタｔｒｕｕｐは寄生ダイオードｄｕｕｐを有しており、同様にトランジスタｔｒｕｄｍは寄生ダイオードｄｕｄｍを有している。
【００２１】
また、Ｖ相のトランジスタｔｒｖｕｐは寄生ダイオードｄｖｕｐを有し、ｔｒｖｄｍは寄生ダイオードｄｖｄｍを有し、Ｗ相のトランジスタｔｒｗｕｐは寄生ダイオードｄｗｕｐを有し、ｔｒｗｄｍは寄生ダイオードｄｗｄｍを有している。なお、Ｖ相のトランジスタｔｒｖｕｐ，ｔｒｖｄｍ、及びＷ相のトランジスタｔｒｗｕｐ，ｔｒｗｄｍについても、上述したＵ相のトランジスタと同様の接続関係を有するので、詳細な接続関係の説明を省略する。
【００２２】
図３は、本実施形態に係る電動機用インバータ回路の温度検出装置としての、温度監視器（１２５）の詳細な構成を示すブロック図である。なお、同図では代表的にＵ相に係る処理系統についてのみ記載している。従って、実際にはＶ相、及びＷ相についても同様の処理系統を備えている。
【００２３】
図３に示すように、温度監視器（１２５）は、アナログマルチプレクサ（３１６）と、電圧検出器（電圧検出手段；３００）と、マップ（３１２）と、乗算器（３０２）と、比較器（３０４）と、立ち上がりエッジ検出器（３１０），（３１１）と、セレクタ（３１４）と、ラッチ器（３０６）と、を備えている。
【００２４】
アナログマルチプレクサ（３１６）は、電源線ｖｄｃ（＋），ｖｄｃ（−）の信号と、極性判定信号ｓｐｎｕとを入力し、この極性判定信号ｓｐｎｕが正の場合には、負側直流電源線ｖｄｃ（−）の信号を出力信号ｍｕｌとして出力し、他方、極性判定信号ｓｐｎｕが負の場合には、正側直流電源線ｖｄｃ（＋）の信号を出力信号ｍｕｌとして出力する。
【００２５】
電圧検出器（３００）は、Ｕ相線の電圧ｖｕと、アナログマルチプレクサ（３１６）より出力される信号ｍｕｌとを入力し、入力される各信号に基づいて、後述する電位差ΔＶｆ１、及びΔＶｆ２を求め、これを信号ｖｕｏとして出力する。
【００２６】
マップ（３１２）は、Ｕ相電流ｉｕとトランジスタ温度Ｔとの関係をマップ化して記憶し、入力されるＵ相電流ｉｕに基づき、電子素量ｑ，ボルツマン定数ｋ，及びトランジスタの逆飽和電流を用いることにより、信号ｌｎｉｕを出力する。なお、この信号ｌｎｉｕの算出方法については後述する。
【００２７】
乗算器（３０２）は、マップ（３１２）の出力信号ｌｎｉｕと電圧検出器（３００）の出力信号ｖｕｏを入力し、これらの乗算値（ｖｕｏ）×（ｌｎｉｕ）を算出し、算出結果をトランジスタの絶対温度を示す信号ｖｕｔとして出力する。即ち、マップ（３１２）及び乗算器（３０２）が、請求項に示した温度検出手段に対応する。
【００２８】
比較器（３０４）は、乗算器（３０２）より出力される信号ｖｕｔと、トランジスタの温度異常判定値ｔｔｈとを入力してこれらを比較し、その結果トランジスタ温度が温度異常判定値ｔｔｈよりも上回ったものと判断された場合には、異常検出信号ｔｉｇを出力する。
【００２９】
立ち下がりエッジ検出器（３１０）は、Ｐ側（上アーム側）トランジスタｔｒｕｕｐへの電圧指令信号ｓｕｕｐを入力し、この信号の立ち下がりが検出された際に、立ち下がりエッジ検出信号ｓｕｕｐｅを出力する。また、立ち下がりエッジ検出器（３１１）は、Ｎ側（下アーム側）トランジスタｔｒｕｄｍへの電圧指令信号ｓｕｄｍを入力し、この信号の立ち下がりが検出された際に、立ち下がりエッジ検出信号ｓｕｄｍｅを出力する。
【００３０】
セレクタ（３１４）は、極性判定信号ｓｐｎｕと、立ち下がりエッジ検出器（３１０），（３１１）より出力される立ち下がり検出信号ｓｕｕｐｅ，ｓｕｄｍｅを入力し、Ｕ相電流ｉｕの極性が正の場合には、立ち下がりエッジ検出信号ｓｕｕｐｅを出力し、負の場合には、立ち下がりエッジ検出信号ｓｕｄｍｅを出力するように選択処理を行い、選択した信号をｌａｃｈ信号として出力する。
【００３１】
ラッチ器（３０６）は、比較器（３０４）の出力信号ｔｉｇと、セレクタ（３１４）より出力されるｌａｃｈ信号を入力し、ｌａｃｈ信号の立ち下がりエッジ毎に、信号ｔｉｇをラッチし、得られる信号を出力制限信号ｔｗａとして、トランジスタ駆動器（１００）に出力する。
【００３２】
次に、上述したインバータ（０１１）の動作及び温度監視器（１２５）における温度検出動作について説明する。図４は、Ｕ相電流が正である場合の、Ｕ相のトランジスタｔｒｕｕｐ，ｔｒｕｄｍの直列接続回路に流れる電流を示す説明図であり、図５は、このときの電圧指令信号ｓｕｕｐ，ｓｕｄｍ、及びＵ相と３相同期モータ（１３８）の中性点との間の電圧ｖｕｎの変化を示すタイミングチャートである。
【００３３】
Ｕ相電流の極性が正である場合、即ち、図４に示す符号Ｙ１或いはＹ２のように、トランジスタ側からモータ側に電流が流れている場合には、Ｐ側（上アーム側）トランジスタｔｒｕｕｐの電圧指令信号ｓｕｕｐがオン指令信号を出力しているＴ１期間（図５参照）だけ、Ｐ側トランジスタｔｒｕｕｐがオンとなり、電圧ｖｕｎはｖｕｎ１となる。このとき、Ｕ相電流ｉｕは、正側直流電源線ｖｄｃ（＋）からＰ側トランジスタｔｒｕｕｐを介して、３相同期モータ（１３８）のＵ相電極へと流れる（矢印Ｙ１）。
【００３４】
次いで、電圧指令信号ｓｕｕｐがオンからオフに変化すると、Ｐ側トランジスタｔｒｕｕｐは、オン状態からオフ状態に切り替わり、所定のデッドタイムＴ２が経過した後、Ｎ側（下アーム側）トランジスタｔｒｕｄｍの電圧指令信号ｓｕｄｍがオン指令となる。これにより、Ｎ側トランジスタｔｒｕｄｍがオン状態となる。
【００３５】
この際、電圧ｖｕｎはｖｕｎ１からｖｕｎ２へと変化し、Ｕ相電流ｉｕは、負荷直流電源線ｖｄｃ（−）から、Ｎ側トランジスタｔｒｕｄｍに付加されている寄生ダイオードｄｕｄｍを介して、３相同期モータ（１３８）のＵ相電極へと流れる（矢印Ｙ２）。
【００３６】
そして、電圧指令信号ｓｕｄｍがオン指令を出力しているＴ３期間だけ、電圧指令信号ｓｕｄｍのオン制御信号により、Ｎ側トランジスタｔｒｕｄｍがオンとなる。このＴ３期間中は、電圧ｖｕｎはｖｕｎ２を維持し、Ｕ相電流ｉｕは負荷直流電源線ｖｄｃ（−）からＮ側の寄生ダイオードｄｕｄｍを介して、３相同期モータ（１３８）のＵ相電極へと流れる。
【００３７】
その後、Ｎ側トランジスタｔｒｕｄｍの電圧指令信号ｓｕｄｍがオンからオフに変化すると、Ｎ側トランジスタｔｒｕｄｍはオン状態からオフ状態に切り替わり、所定のデッドタイムＴ４が経過した後、Ｐ側トランジスタｔｒｕｕｐの電圧指令信号ｓｕｕｐがオン指令となり、Ｐ側トランジスタｔｒｕｕｐがオンとなる。このデッドタイムＴ４の間においても、電圧ｖｕｎはｖｕｎ２となっており、Ｕ相電流ｉｕは、負側直流電源線ｖｄｃ（−）からＮ側トランジスタｔｒｕｄｍに寄生したダイオードｄｕｄｍを介して、３相同期モータ（１３８）のＵ相電極へと流れる。
【００３８】
つまり、電圧指令信号ｓｕｕｐがオンからオフに切り替わる際のデッドタイムＴ２、及び電圧指令信号ｓｕｄｍがオンからオフに切り替わる際のデッドタイムＴ４の双方において、電圧ｖｕｎの値はｖｕｎ２となる。
【００３９】
ここで、上述した電圧ｖｕｎ２は、寄生ダイオードｄｕｄｍの順方向電圧であることから、（−１／２）×ｖｄｃ（−）の電位に対して、ΔＶｆ１だけオフセットした電圧となり、この電圧ΔＶｆ１と寄生ダイオードｄｕｄｍの絶対温度Ｔとの関係は、以下に示す（３）式となる。
【００４０】
ΔＶｆ１＝ｋ×（Ｔ／ｑ）×ｌｎ（ｉｕ／Ｉｓ）  ・・・（３）
但し、ｑは電子素量、ｋはボルツマン定数、Ｉｓはトランジスタの逆飽和電流、ｌｎは対数記号である。
【００４１】
次に、図６、図７を参照して、Ｕ相電流の極性が負である場合、即ち、図６の矢印Ｙ３或いはＹ４に示すように、３相同期モータ（１３８）側からトランジスタ側に電流が流れる場合について説明する。
【００４２】
この場合には、Ｐ側（上アーム側）トランジスタｔｒｕｕｐの電圧指令信号ｓｕｕｐがオン指令信号を出力している間、即ち、図７に示すＴ５期間は、Ｐ側トランジスタｔｒｕｕｐがオンとなり、Ｕ相と３相同期モータ（１３８）の中性点との間の電圧ｖｕｎは、ｖｕｎ３となり、Ｕ相電流ｉｕは３相同期モータ（１３８）のＵ相からＰ側トランジスタｔｒｕｕｐに付加されている寄生ダイオードｄｕｕｐを介して、正側直流電源線ｖｄｃ（＋）へと流れる（矢印Ｙ３）。
【００４３】
次いで、Ｐ側トランジスタｔｒｕｕｐの電圧指令信号ｓｕｕｐが、オン指令からオフ指令に変化すると、Ｐ側トランジスタｔｒｕｕｐは、オン状態からオフ状態に切り替わり、所定のデッドタイムＴ６が経過した後、Ｎ側（下アーム側）トランジスタｔｒｕｄｍの電圧指令信号ｓｕｄｍがオン指令になり、Ｎ側トランジスタｔｒｕｄｍはオン状態となる。
【００４４】
このデッドタイムＴ６期間においても、Ｕ相と３相同期モータ（１３８）の中性点との間の電圧ｖｕｎはｖｕｎ３を維持し、Ｕ相電流ｉｕは３相同期モータ（１３８）のＵ相からＰ側トランジスタｔｒｕｕｐに付加されている寄生ダイオードｄｕｕｐを介して、正側直流電源線ｖｄｃ（＋）へと流れる。
【００４５】
そして、デッドタイムＴ６が経過すると、Ｎ側トランジスタｔｒｕｄｍの電圧指令信号ｓｕｄｍがオン指令信号を出力しているＴ７期間だけ、Ｎ側トランジスタｔｒｕｄｍがオンとなる。この際は、Ｕ相と３相同期モータ（１３８）の中性点との間の電圧ｖｕｎはｖｕｎ４となり、Ｕ相電流ｉｕは３相同期モータ（１３８）のＵ相電極からＮ側トランジスタｔｒｕｄｍを介して、負側直流電源線ｖｄｃ（−）へと流れる（矢印Ｙ４）。
【００４６】
その後、Ｔ７期間が経過すると、Ｎ側トランジスタｔｒｕｄｍの電圧指令信号ｓｕｄｍがオン指令からオフ指令に切り替わり、Ｎ側トランジスタｔｒｕｄｍがオフとなり、所定のデッドタイムＴ８の経過後、Ｐ側トランジスタｔｒｕｕｐがオンとなる。この際は、Ｕ相と中性点との間の電圧ｖｕｎはｖｕｎ３となり、Ｕ相電流ｉｕは、３相同期モータ（１３８）のＵ相からＰ側トランジスタｔｒｕｕｐに付加した寄生ダイオードｄｕｕｐを介して、正側直流電源線ｖｄｃ（＋）へと流れる。
【００４７】
つまり、電圧指令信号ｓｕｕｐがオンからオフに切り替わる際のデッドタイムＴ６、及び電圧指令信号ｓｕｄｍがオンからオフに切り替わる際のデッドタイムＴ８の双方において、電圧ｖｕｎの値はｖｕｎ３となる。
【００４８】
ここで、上述の電圧ｖｕｎ３は、寄生ダイオードｄｕｕｐの順方向電圧であるので、（１／２）×ｖｄｃ（＋）の電位に対して、ΔＶｆ２だけオフセットした電圧となる。ここで、オフセット電圧Ｖｆ２は、上述した（３）式により算出することができる。こうして、オフセット電圧ΔＶｆ１，ΔＶｆ２が求められた。
【００４９】
なお、ここではインバータ（０１１）が有するＵ相についての、上アーム側トランジスタｔｒｕｕｐ、及び下アーム側トランジスタｔｒｕｄｍの動作について説明したが、Ｖ相、Ｗ相についても同様であるので、その動作説明を省略する。
【００５０】
次に、図３に示した温度監視器（１２５）の処理動作について説明する。アナログマルチプレクサ（３１６）に、正側直流電源線ｖｄｃ（＋）の信号、及び負側直流電源線ｖｄｃ（−）の信号が与えられ、更に、極性判定器（１３１）よりの極性判定信号ｓｐｎｕが与えられると、該アナログマルチプレクサ（３１６）は、極性判定信号ｓｕｎｐが正である場合には、ｖｄｃ（−）を出力信号ｍｕｌとして出力し、負である場合には、ｖｄｃ（＋）を出力信号ｍｕｌとして出力する。
【００５１】
また、電圧検出器（３００）には、Ｕ相線の電圧信号ｖｕ、及び出力信号ｍｕｌが与えられ、これらを減算することにより、オフセット電圧ΔＶｆ１，ΔＶｆ２（図５，７参照）を算出し、算出結果を信号ｖｕｏとして出力する。
【００５２】
他方、マップ（３１２）には、以下に示す（４）式にて示されるｌｕｉｕの値がマップ化されて記憶されている。
【００５３】
ｌｎｉｕ＝（ｑ／ｋ）×１／｛ｌｎ（ｉｕ／Ｉｓ）｝  ・・・（４）
但し、ｑは電子素量、ｋはボルツマン定数、Ｉｓはトランジスタの逆飽和電流、ｌｎは対数記号である。なお、（４）式は、前述した（３）式の両辺を絶対温度Ｔで除し、且つ、逆数をとることで容易に求められる。即ち、ｌｎｉｕ＝Ｔ／ΔＶｆ１である。
【００５４】
そして、マップ（３１２）にＵ相電流ｉｕが入力されると、上記（４）式に基づいて、ｌｎｉｕが求められ、この出力信号ｌｎｉｕは乗算器（３０２）に供給される。乗算器（３０２）は、この信号ｌｎｉｕと、電圧検出器（３００）より出力される信号ｖｕｏを乗じる。ここで、電圧検出器（３００）より出力される信号ｖｕｏは、上述したように、オフセット電圧ΔＶｆ１，ΔＶｆ２であるので、この乗算結果ｖｕｔは、寄生ダイオードｄｕｕｐ或いはｄｕｄｍの絶対温度Ｔとなる。そして、この信号ｖｕｔを比較器（３０４）に出力する。
【００５５】
次いで、比較器（３０４）では、乗算器（３０２）より与えられる信号ｖｕｔと、温度異常を示す所定の判定値ｔｔｈとを比較し、信号ｖｕｔが判定値ｔｔｈを上回った場合には、異常検出信号ｔｉｇをラッチ器（３０６）に出力する。
【００５６】
他方、セレクタ（３１４）は、Ｕ相電流の極性判定信号ｓｐｎｕに基づき、Ｕ相電流の極性が正である場合には、立ち下がりエッジ検出器（３１０）より与えられる立ち下がりエッジ検出信号ｓｕｕｐｅをｌａｃｈ信号として出力し、Ｕ相電流の極性が負である場合には、立ち下がりエッジ検出器（３１１）より与えられる立ち下がりエッジ検出信号ｓｕｄｍｅをｌａｃｈ信号として出力する。
【００５７】
そして、ラッチ器（３０６）では、ｌａｃｈ信号の立ち下がりエッジ毎に信号ｔｉｇをラッチし、ラッチした信号を出力制限信号ｔｗａとして、ＰＷＭ制御器（０１０）に出力する。
【００５８】
こうして、寄生ダイオードの温度が所定の温度以上に上昇した場合には、温度監視器（１２５）から出力制限信号ｔｗａが出力され、該出力制限信号ｔｗａがＰＷＭ制御器（０１０）に与えられるので、３相同期モータ（１３８）へ供給する電流出力が制限され、インバータ回路の温度上昇を抑制することができるのである。
【００５９】
以下、上記の動作を図８に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。同図の中央よりも左側は、Ｕ相電流の極性が正である場合、右側は、Ｕ相電流の極性が負である場合をそれぞれ示している。即ち、同図（ａ）に示す電流極性信号ｓｐｎｕは、左側が正、右側が負となっている。
【００６０】
電流極性信号ｓｐｎｕが正である場合には、図８（ｂ）に示すアナログマルチプレクサ（３１６）の出力信号ｍｕｌとして、負側直流電源線ｖｄｃ（−）の信号が出力される。反対に、電流極性信号ｓｐｎｕが負である場合には、正側直流電源線ｖｄｃ（＋）の信号が出力される。
【００６１】
また、同図（ｃ）、（ｄ）に示すように、電圧指令信号ｓｕｕｐ、及びｓｕｄｍは互いに背反な信号として出力され、ｓｕｕｐがオンのときにはｓｕｄｍはオフ、ｓｕｕｐがオフのときにはｓｕｄｍはオンとなる。
【００６２】
ｓｐｎｕが正の場合には、同図（ｅ）に示す電圧ｖｕｎは、図５に示したように、電圧指令信号ｓｕｕｐの立ち下がり、及び立ち上がりに同期して、電圧ｖｕｎ１、ｖｕｎ２が切り替わる。そして、ｓｕｕｐの立ち下がりの時点、即ち、図８（ｆ）に示す時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３のタイミングで、図３に示すセレクタ（３１４）よりｌａｃｈ信号が出力される。
【００６３】
そして、時間経過と共にトランジスタの温度が上昇すると、同図（ｇ）に示すように、オフセット電圧Ｖｆ１に対応する信号ｖｕｏが上昇し、また、同図（ｈ）に示すように、乗算器（３０２）の出力信号ｖｕｔ（絶対温度Ｔの信号）が上昇する。そして、絶対温度を示す信号ｖｕｔが所定の判定値ｔｔｈを上回り、その後ｌａｃｈ信号が与えられると、同図（ｉ）に示すように、ラッチ器（３０６）より出力制限信号ｔｗａが出力される（時刻ｔ４）。そして、この出力制限信号ｔｗａは、図１に示すＰＷＭ制御器（０１０）に供給されるので、該ＰＷＭ制御器（０１０）は、３相同期モータ（１３８）へ供給する電流値を制御することにより、トランジスタの温度上昇を低減させるべく制御する。なお、電流極性信号ｓｐｎｕが負である場合（図８の右側の場合）についても同様であるので、その説明を省略する。
【００６４】
このようにして、本実施形態に係る電動機用インバータ回路の温度検出装置では、インバータ（０１１）を構成するトランジスタに付加されている寄生ダイオードに流れる電流値を検出し、この電流値に基づいて、該寄生ダイオードの温度を求めるので、極めて簡単な構成で、且つ高精度にインバータ回路の温度を検出することができる。
【００６５】
即ち、電圧検出手段にて検出される寄生ダイオードの順方向電圧と、電流検出手段にて検出される寄生ダイオードに流れる電流とに基づいて、該寄生ダイオードの温度、ひいてはスイッチング素子の温度を求めることができるので、従来のように大がかりな温度検出器を搭載することなく、極めて簡単な構成でインバータ回路の温度を検出することができる。また、各寄生ダイオード毎の温度検出が可能となるので、個々のスイッチング素子についての温度データに基づく極めて高精度な温度検出が可能となる。
【００６６】
また、マップ（３１２）に、上述の（４）式に示した演算式に対応するマップデータを記憶しているので、電流値ｉｕが与えられると、これに対応する出力信号ｌｎｉｕ（＝Ｔ／ΔＶｆ１）を、複雑な演算処理を行うことなく即時に得ることができ、更に、この信号ｌｎｉｕに、電圧検出器（３００）にて得られる信号ｖｕｏ（＝ΔＶｆ１）を乗じることにより、トランジスタの絶対温度Ｔを求めるようにしているので、演算処理を簡素化することができ、演算処理時間の短縮化及び検出精度の高精度化を図ることができる。
【００６７】
即ち、寄生ダイオードに流れる電流ｉ、及び寄生ダイオードの順方向電圧と電源電圧のオフセット電圧ΔＶを検出し、これらのデータに基づいて、所定の演算式により、スイッチング素子の温度を検出するので、検出精度を向上させることができる。更に、演算式をマップ化することにより、演算処理を簡素化することができ、処理時間の短縮化を図ることができる。
【００６８】
更に、トランジスタに流れる電流が、インバータ（０１１）から３相同期モータ（１３８）に向いている場合には、下アーム側となるトランジスタの温度を測定し、これとは反対に、３相同期モータ（１３８）からインバータ（０１１）に向いている場合には、上アーム側となるトランジスタの温度を測定するので、電流の方向に応じた好適な温度検出が可能となる。
【００６９】
即ち、スイッチング素子に流れる電流が、インバータから電動機に向いている場合には、下アーム側となるトランジスタの温度を測定し、電動機からインバータに向いている場合には、上アーム側となるトランジスタの温度を測定するので、電流の方向に応じた好適な温度検出が可能となる。
【００７０】
以上、本発明の電動機用インバータ回路の温度検出装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００７１】
例えば、上述した実施形態では、（４）式に示す演算式に対応するマップを作成し、このマップを記憶させておく例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、演算式のみを記憶しておき、データが与えられる都度、演算処理を行うようにすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
電動機に用いられるインバータの温度を検出する上で極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施形態に係る温度検出装置が適用される３相同期モータの電流制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したインバータの詳細な構成を示す回路図である。
【図３】図１に示した温度監視器の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】インバータに設けられるＵ相のトランジスタの接続状態及び電流極性が正である場合の電流の流れを示す説明図である。
【図５】Ｕ相のトランジスタに正極性の電流が流れたときの、電圧指令信号ｓｕｕｐ、ｓｕｄｍ、及び電圧ｖｕｎの変化を示すタイミングチャートである。
【図６】インバータに設けられるＵ相のトランジスタの接続状態及び電流極性が負である場合の電流の流れを示す説明図である。
【図７】Ｕ相のトランジスタに負極性の電流が流れたときの、電圧指令信号ｓｕｕｐ、ｓｕｄｍ、及び電圧ｖｕｎの変化を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の一実施形態に係る温度検出装置の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
００３  電流ＰＩ制御部
００６  ２相直流３相交流変換器
０１０  ＰＷＭ制御器
０１１  インバータ
０１２  角度検出センサ
０１５  ３相交流２相直流変換器
０１７  位相角補正部
１００  トランジスタ駆動器
１２５  温度監視器
１３０  電流検出器（ダイオード電流検出手段）
１３１  極性判定器（電流極性判定手段）
１３５，１３６，１３７  電流センサ
１３８  ３相同期モータ（電動機）
３００  電圧検出器（電圧検出手段）
３０２  乗算器
３０４  比較器
３０６  ラッチ器
３１０，３１１  立ち上がりエッジ検出器
３１２  マップ
３１４  セレクタ
３１６  アナログマルチプレクサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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